Ar modelado como um gás ideal é admitido em uma turbina operando em regime permanente a 1040 K e 278 kPa, sendo descarregado a 120 kPa. A vazão mássica é de 5,5 kg/s e a potência desenvolvida vale 1120 kW. As perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine (a) a temperatura do ar na saída da turbina, em K, e (b) a eficiência isentrópica da turbina.

Passo 1

Simbora lá, partindo da equação de energia, teremos:

Δ U + Δ K + Δ P = Δ Q + Δ W

Reduzindo, teremos:

W = m h 1 - h 2

h 2 = h 1 - W m

Da tabela de propriedades do gás, conseguimos tirar que h 1 = 1091,85   k J / k g . Assim, substituindo e com o dado do enunciado, teremos:

h 2 = 888,21   k J / k g

Bora voltar na tabela de propriedades do gás e buscar a temperatura de saída. Interpolando, conseguiremos encontrar que:

T 2 = 860   K

Passo 2

Beleza, e agora? Po! Da relação,

p r 2 p r 1 = p 2 p 1

Encontrando que para 1040 K teremos p r 1 = 133,3 , teremos que:

p r 2 = 57,539

Para esse valor de p r 2 , interpolando a tabela de propriedade do ar, teremos,

h 2 s = 865,813 k J k g

Assim, sabendo que a eficiência isentrópica é dada por:

η = h 1 - h 2 h 1 - h 2 s

Substituindo, teremos:

η = 1091,85 - 888,21 1091,85 - 865,813 = 0,90 = 90 %

Resposta

  1. 860 K
  2. 90%
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